Giới thiệu dự án

Nông nghiệp công nghệ cao đang là xu hướng tất yếu của nền nông nghiệp hiện đại, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp. Tại Việt Nam, nghề trồng nấm rơm (Volvariella volvacea) mang lại giá trị kinh tế cao nhưng theo thống kê của Cục Trồng trọt, hơn 85% sản lượng vẫn phụ thuộc vào phương pháp canh tác ngoài trời truyền thống. Phương pháp này khiến năng suất biến động mạnh từ 30% đến 50% do sốc nhiệt, độ ẩm không đồng đều và dịch bệnh hại.

Nấm rơm là loại nấm nhiệt đới có chu kỳ sinh trưởng ngắn (25–30 ngày), giàu protein (chiếm 38,2% hàm lượng chất khô), vitamin C (200 mg/100 g nấm tươi) và các khoáng chất vi lượng. Tuy nhiên, hệ sợi và quả thể của nấm rơm cực kỳ nhạy cảm với vi khí hậu:

  • Giai đoạn ủ sợi (nuôi tơ) đòi hỏi nhiệt độ tối ưu 35°C–40°C, độ ẩm cơ chất 70%–75%, độ ẩm không khí 70%–80%, hoàn toàn không cần ánh sáng.
  • Giai đoạn hình thành quả thể (ra nụ đinh ghim và thu hoạch) yêu cầu nhiệt độ ổn định 30°C–32°C, độ ẩm cơ chất 65%–70%, độ ẩm không khí từ 85%–95% và thông khí cưỡng bức giàu oxy. Nếu độ ẩm tụt dưới 60% hoặc vượt quá 95%, nụ nấm sẽ bị teo hoặc thối rữa hàng loạt trong vòng 12 giờ.

Nhằm giải quyết triệt để các hạn chế trên, đề tài "Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Trồng Nấm Rơm" thuộc ngành Điện tử Công nghiệp – Y Sinh, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, do sinh viên Huỳnh Hữu Sang và Châu Hoàng Tú thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thới, đã được triển khai.

Mục tiêu cụ thể của dự án gồm:

  1. Thiết kế và chế tạo phần cứng nhà màng thu nhỏ có kích thước $44 \times 31 \times 31\text{ cm}$ ($V \approx 0,042\text{ m}^3$) tích hợp hệ thống cảm biến môi trường.
  2. Xây dựng khối vi điều khiển trung tâm sử dụng chip lõi kép ESP32 kết nối mạng không dây Wi-Fi/Bluetooth.
  3. Tích hợp thuật toán điều khiển tự động vòng kín (Closed-loop Control) và chế độ can thiệp thủ công (Manual Mode) qua nút bấm vật lý và ứng dụng di động.
  4. Triển khai nền tảng đám mây Google Firebase Realtime Database và ứng dụng Blynk IoT Platform để giám sát thời gian thực, lưu trữ dữ liệu vi khí hậu từ xa.
  5. Kiểm chứng thực nghiệm, duy trì độ lệch nhiệt độ trong khoảng $\pm 1,5^\circ\text{C}$ và độ ẩm không khí trong khoảng $\pm 4%\text{ RH}$ so với ngưỡng sinh trưởng tối ưu.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tự động hóa vi khí hậu cho mô hình buồng trồng nấm rơm khép kín quy mô thử nghiệm, đặt nền tảng cho việc mở rộng ra các trang trại công nghiệp.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Canh tác truyền thống ngoài trời Nhà kính bán tự động (Timer/Relay đơn) Hệ thống IoT ESP32 thông minh (Đề tài)
Kiểm soát nhiệt độ Phụ thuộc 100% thời tiết Bật/tắt sưởi theo giờ cố định Đóng/ngắt tự động theo phản hồi cảm biến ($\pm 1,5^\circ\text{C}$)
Kiểm soát độ ẩm Tưới thủ công bằng bình/vòi Phun sương định kỳ theo chu kỳ timer Phun sương siêu âm & bơm tự động theo ngưỡng RH
Giám sát từ xa Không có Không có Thời gian thực qua Web Firebase & App Blynk Mobile
Tỷ lệ hao hụt đinh ghim Cao (35% – 50%) Trung bình (20% – 30%) Thấp (< 10% trong điều kiện tiêu chuẩn)
Năng suất thu hồi 10% – 12% so với rơm khô 14% – 16% so với rơm khô Đạt 18% – 20% (180–200 kg nấm tươi/tấn rơm khô)

Yêu cầu người dùng được phân loại theo mô hình MoSCoW:

  • Must have: Đọc chính xác nhiệt độ, độ ẩm không khí (DHT11), độ ẩm cơ chất (LM393); tự động kích hoạt quạt, sưởi, phun sương, bơm tưới; hiển thị LCD 16x2 cục bộ; cơ chế ngắt an toàn.
  • Should have: Đồng bộ dữ liệu lên Firebase Realtime Database qua Wi-Fi; điều khiển thủ công từ xa qua app di động Blynk.
  • Could have: Biểu đồ xu hướng độ ẩm theo ngày trên Web Dashboard.
  • Won't have (trong pha này): Nhận diện bệnh nấm qua xử lý ảnh AI camera trực tiếp tại trạm biên.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc phần cứng và luồng dữ liệu của hệ thống được module hóa theo sơ đồ khối kỹ thuật:

+-------------------------------------------------------------+
|                     KHỐI CẢM BIẾN                            |
|  - Cảm biến DHT11 (Nhiệt độ & Độ ẩm không khí - 1-Wire)     |
|  - Cảm biến độ ẩm đất LM393 (Tín hiệu Analog AO / Digital DO)|
+------------------------------+------------------------------+
                               |
                               v
+-------------------------------------------------------------+
|                KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (MCU)                   |
|   ESP32-WROOM-32 (Dual Core 240MHz, 520KB SRAM, 4MB Flash)  |
|   FreeRTOS Task Scheduler - Wi-Fi 802.11 b/g/n              |
+---------------+------------------------------+--------------+
                |                              |
                v                              v
+-------------------------------+  +--------------------------+
|  KHỐI ĐIỀU KHIỂN & HIỂN THỊ   |  |   KHỐI TRUYỀN THÔNG MÂY  |
|  - LCD 16x2 (I2C PCF8574)     |  |  - Firebase Database     |
|  - Nút bấm điều khiển Manual  |  |  - Blynk Cloud Server    |
+---------------+---------------+  +--------------------------+
                |
                v
+-------------------------------------------------------------+
|           KHỐI CÁCH LY & CƠ CẤU CHẤP HÀNH                   |
|  - Module 4 Relay Optocoupler Isolation (Kích Low/High)     |
|  - Quạt tản nhiệt DC 12V / 1.08W (Thông gió, hạ nhiệt)      |
|  - Bộ phun sương siêu âm 24V / 16W / 1.7MHz (Tăng ẩm khí)   |
|  - Đèn sưởi sợi đốt 220VAC / 40W (Gia nhiệt buồng nuôi)     |
|  - Bơm mini DC 12V / 3W / 0.3MPa (Tưới ẩm cơ chất rơm)      |
+-------------------------------------------------------------+

Công nghệ sử dụng:

  • Vi điều khiển: Module NodeMCU ESP32-WROOM-32 (Chip ESP32-D0WDQ6, xung nhịp 240 MHz).
  • Cơ sở dữ liệu đám mây: Firebase Realtime Database (Google Cloud) định dạng cây JSON NoSQL qua giao thức HTTPS REST/WebSocket.
  • Giao thức truyền thông nội bộ: I2C (chuẩn kết nối LCD 16x2 qua SDA/GPIO21, SCL/GPIO22), One-Wire bus đọc dữ liệu DHT11 (GPIO4), ADC 12-bit đọc điện áp cảm biến đất (GPIO34).

Cấu trúc lưu trữ dữ liệu trên Firebase Realtime Database:

{
  "ThongSoMoiTruong": {
    "NhietDo": 31.5,
    "DoAmKhongKhi": 88.0,
    "DoAmDat": 68.0,
    "CheDo": "AUTO",
    "ThoiGianCapNhat": 1594372800
  },
  "TrangThaiThietBi": {
    "DenSuoi": 0,
    "PhunSuong": 1,
    "QuatGio": 0,
    "MayBom": 0
  }
}

Tính toán thông gió cho buồng nuôi $V = 0,44 \times 0,31 \times 0,31 = 0,042284\text{ m}^3$: Số lần trao đổi khí yêu cầu trong chu kỳ xả nhiệt/ẩm: $X = 80\text{ lần/giờ}$. Lưu lượng khí cần thiết: $$Q_{req} = X \times V = 80 \times 0,042284 = 3,3827\text{ m}^3\text{/giờ} \approx 0,0564\text{ m}^3\text{/phút} \approx 1,99\text{ CFM}$$ Quạt tản nhiệt DC 12V được chọn có lưu lượng định mức $3,61\text{ CFM}$ ($0,102\text{ m}^3\text{/phút}$), đảm bảo hệ số an toàn $k = \frac{3,61}{1,99} \approx 1,81$ (dư tải 81%), đáp ứng tức thời việc hạ nhiệt độ và giảm ngưng tụ ẩm.

Methodology

Dự án áp dụng mô hình phát triển hệ thống nhúng V-Model kết hợp các pha lặp Agile rút gọn trong 16 tuần:

  1. Tuần 1–2: Khảo sát yêu cầu sinh học cây nấm rơm và lập đặc tả kỹ thuật phần cứng.
  2. Tuần 3–5: Nghiên cứu tập lệnh ESP32, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch (Altium/Proteus), lập trình giao tiếp One-Wire, I2C, ADC.
  3. Tuần 6–8: Thiết kế thuật toán điều khiển vi khí hậu, lập trình FreeRTOS tasks, tích hợp khối Relay công suất và mạch nguồn hạ áp Buck DC-DC LM2596 (12V xuống 5V 3A).
  4. Tuần 9–12: Kết nối Firebase SDK và Blynk Platform, thiết kế giao diện UI Mobile/Web.
  5. Tuần 13–14: Chế tạo buồng nuôi mica, lắp ráp cơ khí, bố trí cảm biến và ống phun ẩm siêu âm.
  6. Tuần 15–16: Thử nghiệm tải thực tế, hiệu chuẩn cảm biến, tối ưu hóa độ trễ truyền dữ liệu và đóng gói báo cáo.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình lập trình trên nền tảng Arduino IDE (ESP32 Board Package core v1.0.4) sử dụng kỹ thuật bất đồng bộ và bộ lọc chống rung (debouncing/hysteresis) nhằm loại bỏ hiện tượng dội relay (chattering) khi nhiệt độ/độ ẩm dao động quanh ngưỡng cài đặt.

Đoạn mã điều khiển vi khí hậu tự động với giải thuật dải chết (Deadband Control):

#include <WiFi.h>
#include <DHT.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <FirebaseESP32.h>

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT11
#define SOIL_PIN 34
#define RELAY_FAN 25
#define RELAY_MIST 26
#define RELAY_HEAT 27
#define RELAY_PUMP 14

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

// Ngưỡng cài đặt giai đoạn hình thành quả thể
const float TEMP_SET_MIN = 30.0;
const float TEMP_SET_MAX = 32.0;
const float HUMI_AIR_MIN = 85.0;
const float HUMI_SOIL_MIN = 65.0;
const float HYSTERESIS = 1.0;

void controlClimateTask(float temp, float humiAir, float humiSoil) {
  // Điều khiển nhiệt độ buồng nuôi
  if (temp < (TEMP_SET_MIN - HYSTERESIS)) {
    digitalWrite(RELAY_HEAT, LOW); // Bật đèn sưởi 220V (Active LOW)
    digitalWrite(RELAY_FAN, HIGH); // Tắt quạt
  } else if (temp > (TEMP_SET_MAX + HYSTERESIS)) {
    digitalWrite(RELAY_HEAT, HIGH); // Tắt đèn sưởi
    digitalWrite(RELAY_FAN, LOW);   // Bật quạt thông gió hạ nhiệt
  } else {
    digitalWrite(RELAY_HEAT, HIGH);
    digitalWrite(RELAY_FAN, HIGH);
  }

  // Điều khiển độ ẩm không khí
  if (humiAir < HUMI_AIR_MIN) {
    digitalWrite(RELAY_MIST, LOW);  // Bật máy tạo ẩm siêu âm 24V
  } else if (humiAir >= 92.0) {
    digitalWrite(RELAY_MIST, HIGH); // Tắt máy tạo ẩm
  }

  // Điều khiển độ ẩm cơ chất rơm
  if (humiSoil < HUMI_SOIL_MIN) {
    digitalWrite(RELAY_PUMP, LOW);  // Kích hoạt bơm tưới rơm 12V
  } else {
    digitalWrite(RELAY_PUMP, HIGH); // Tắt bơm tưới
  }
}

Thách thức kỹ thuật lớn nhất trong quá trình thi công là hiện tượng sụt áp và xung nhiễu điện từ (EMI) từ cuộn hút của 4 Relay và động cơ bơm nước 12V làm treo vi điều khiển ESP32. Nhóm đã giải quyết bằng cách:

  • Sử dụng module hạ áp xung LM2596 điều chỉnh điện áp 5V độc lập cung cấp cho vi điều khiển, tách biệt hoàn toàn đường cấp nguồn công suất 12V/24V của tải.
  • Sử dụng mạch relay có cách ly quang (Optocoupler EL817) và gắn thêm diode dập xung ngược (Flyback Diode 1N4007) song song với các van cuộn cảm của động cơ DC.

Testing và validation

Hệ thống được vận hành thử nghiệm liên tục trong 14 ngày (chu kỳ nuôi thử nghiệm thực tế) để đánh giá độ ổn định của phần cứng và thuật toán điều khiển.

BIỂU ĐỒ ĐÁP ỨNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ BUỒNG NUÔI
Nhiệt độ (°C)
 36 |            [Nhiệt độ môi trường ngoài trời]
 34 |          /\      /\      /\      /\
 32 |---------/--\----/--\----/--\----/--\-------- Ngưỡng MAX (32°C)
 30 |========/====\==/====\==/====\==/====\======= Ngưỡng MIN (30°C)
 28 |       /  [Nhiệt độ buồng nuôi kiểm soát]
    +---------------------------------------------> Thời gian (Giờ)
      00:00   06:00   12:00   18:00   24:00

Bảng thông số kiểm chuẩn thực nghiệm:

Thông số đo kiểm Giá trị môi trường ngoài Giá trị trong mô hình IoT Độ sai lệch / Thời gian đáp ứng
Nhiệt độ ngày (Đỉnh nắng) 35,5°C – 37,2°C 31,4°C Sai lệch $\pm 0,8^\circ\text{C}$ (Quạt bật xả nhiệt)
Nhiệt độ đêm (Trời lạnh) 24,0°C – 26,5°C 30,2°C Sai lệch $\pm 0,6^\circ\text{C}$ (Đèn sưởi 40W kích hoạt)
Độ ẩm không khí ban trưa 52% – 60% RH 88,5% RH Máy siêu âm duy trì ổn định $\ge 85%$
Thời gian trễ gửi Firebase - 350 ms – 750 ms Băng thông Wi-Fi 2.4 GHz chuẩn 802.11n
Thời gian trễ lệnh Mobile - 120 ms – 250 ms Phản hồi đóng cắt relay tức thời

Kết quả đạt được

  1. Hoàn thiện 100% phần cứng: Chế tạo thành công hộp điều khiển trung tâm, module PCB tích hợp vi xử lý ESP32, bộ chuyển tiếp công suất 4 kênh và buồng nuôi $44 \times 31 \times 31\text{ cm}$ khép kín.
  2. Khả năng tự động hóa 24/7: Hệ sinh thái cảm biến và cơ cấu chấp hành phối hợp nhịp nhàng, triệt tiêu hoàn toàn sự phụ thuộc vào sự can thiệp thủ công của con người trong chu kỳ ủ và ra quả thể.
  3. Giám sát trực quan: Màn hình LCD1602 I2C hiển thị liên tục các chỉ số tại chỗ, app Blynk cho phép người dùng bật/tắt thiết bị thủ công ở bất cứ đâu khi có mạng Internet.
  4. Độ tin cậy cao: Không xảy ra hiện tượng treo chip hay mất đồng bộ cơ sở dữ liệu trong suốt 336 giờ chạy liên tục.

Đổi mới và đóng góp

  • Tối ưu hóa công nghệ phun sương siêu âm: Thay vì sử dụng béc phun nước áp lực cao dễ làm ướt sũng mô nấm gây thối rễ tơ, hệ thống ứng dụng đầu tạo sương gốm áp điện $1,7\text{ MHz}$, tạo ra các hạt sương kích thước siêu nhỏ ($1\text{–}5\text{ }\mu\text{m}$), khuếch tán đều trong không khí và làm tăng độ ẩm tương đối lên 90% chỉ trong 180 giây mà không tạo giọt nước đọng trên bề mặt nấm.
  • Hệ thống điều khiển phân tán lai (Hybrid Control Architecture): Khi mất kết nối Internet, ESP32 tự động chuyển sang chế độ hoạt động cục bộ (Edge Fallback Mode), đảm bảo thuật toán duy trì nhiệt độ/độ ẩm vẫn chạy trơn tru mà không bị gián đoạn, dữ liệu được ghi đệm vào bộ nhớ flash và đẩy lên Firebase ngay khi tái lập mạng.
  • Tiết kiệm năng lượng và chi phí sản xuất: Tổng công suất tiêu thụ tối đa của toàn bộ mô hình khi tất cả tải cùng bật chỉ đạt $62,4\text{ W}$ (trong đó đèn sưởi chiếm 40W, phun sương 16W, bơm 3W, quạt 1,08W, mạch điều khiển 2,3W). Chi phí linh kiện chế tạo toàn bộ hệ thống ước tính dưới 1.500.000 VNĐ, rẻ hơn 70% so với các tủ điều khiển PLC công nghiệp có tính năng tương đương.

Ứng dụng thực tế và triển khai

LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ THƯƠNG MẠI HÓA HỆ THỐNG
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+
|   GIAI ĐOẠN 1      |      |   GIAI ĐOẠN 2      |      |   GIAI ĐOẠN 3      |
| Mô hình thử nghiệm | ===> | Trang trại 50-100m²| ===> | Hệ sinh thái Nhà   |
| (Buồng nuôi 44cm)  |      | Mở rộng công suất  |      | máy nấm quy mô lớn |
| - ESP32 đơn lẻ     |      | - Relay công nghiệp|      | - Mạng cảm biến    |
| - Tải công suất nhỏ|      | - RS485 Modbus     |      |   Mesh / LoRaWAN   |
| - Blynk / Firebase |      | - Cloud Dashboard  |      | - Tự động thu hoạch|
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+

Kịch bản ứng dụng thực tế

  1. Mô hình kinh tế nông hộ đô thị (Urban Farming): Triển khai buồng nuôi nấm mini đặt tại ban công, sân thượng hoặc nhà kho hộ gia đình, tự động cung cấp nấm rơm sạch định kỳ với sản lượng 3–5 kg/tháng mà không tốn công chăm sóc.
  2. Trại nấm công nghiệp quy mô lớn ($100\text{ m}^2 - 1000\text{ m}^2$): Thay thế module 4 relay nhỏ bằng các khởi động từ (Contactor AC) điều khiển hệ thống quạt công nghiệp 3 pha, dàn lạnh chiller và nồi hơi tạo nhiệt độ ẩm tập trung.

Phân tích chi phí và hoàn vốn (ROI)

  • Chi phí đầu tư hệ thống điều khiển tự động cho một phòng nuôi nấm $30\text{ m}^2$: ~12.000.000 VNĐ.
  • Tiết kiệm chi phí nhân công tưới và canh trực: ~3.000.000 VNĐ/tháng.
  • Giảm tỷ lệ hư hỏng nấm từ 30% xuống dưới 10%, gia tăng doanh thu mỗi đợt thu hoạch: ~2.500.000 VNĐ/tháng.
  • Thời gian hoàn vốn ước tính: Chỉ từ 2 đến 3 đợt nuôi (khoảng 3–4 tháng).

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Cảm biến nhiệt ẩm DHT11 có dải đo hẹp ($0\text{–}50^\circ\text{C}$, $20\text{–}90%\text{ RH}$) và độ chính xác ở vùng ẩm cao chưa lý tưởng ($\pm 5%\text{ RH}$), tần số lấy mẫu chậm (1 Hz).
  • Cảm biến độ ẩm đất dạng điện trở kim loại dễ bị oxy hóa bề mặt sau 3–4 tháng tiếp xúc liên tục với môi trường ẩm ướt của rơm mục.
  • Chưa trang bị cảm biến nồng độ khí $CO_2$ để tự động hóa hoàn toàn việc kích hoạt thông gió dựa trên nhịp hô hấp của nấm.

Hướng phát triển

  • Thay thế cảm biến DHT11 bằng SHT30 hoặc SHT35 (chuẩn giao tiếp I2C, sai số độ ẩm chỉ $\pm 1,5%\text{ RH}$, chống chịu ngưng tụ nước đạt chuẩn IP67).
  • Nâng cấp cảm biến độ ẩm cơ chất sang loại Cảm ứng điện dung (Capacitive Soil Moisture Sensor v1.2/v2.0) phủ epoxy chống ăn mòn.
  • Tích hợp thêm cảm biến đo khí NDIR $CO_2$ (MH-Z19B) nhằm kiểm soát chính xác nồng độ $CO_2 \le 1000\text{ ppm}$ trong giai đoạn hình thành quả thể.
  • Mở rộng giao thức truyền thông không dây tầm xa LoRa / LoRaWAN để kết nối hàng trăm buồng nuôi độc lập về một Gateway trung tâm mà không phụ thuộc vào hạ tầng Wi-Fi.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Điện tử: Nguồn tài liệu tham khảo thực tế về thiết kế mạch nhúng ESP32, xử lý nhiễu công suất relay, giao thức I2C/One-Wire và tích hợp nền tảng đám mây Google Firebase.
  • Kỹ sư và lập trình viên IoT: Mô hình kiến trúc phần mềm lai (Hybrid Edge-Cloud) có khả năng chống mất kết nối, mẫu mã giải thuật điều khiển vi khí hậu dải chết (Deadband).
  • Hộ nông dân và doanh nghiệp nông nghiệp: Giải pháp công nghệ giúp chuẩn hóa quy trình trồng nấm rơm trong nhà kín, nâng cao năng suất thêm 25%–35%, kiểm soát 100% rủi ro thời tiết và dịch bệnh.
  • Nhà nghiên cứu sinh học nông nghiệp: Công cụ thu thập dữ liệu vi khí hậu liên tục với độ phân giải cao để nghiên cứu sâu về động học phát triển của các chủng nấm rơm mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới 220VAC (để cấp cho đèn sưởi và các adapter nguồn DC 12V/24V), vùng phủ sóng Wi-Fi 2.4 GHz ổn định chuẩn 802.11 b/g/n với tốc độ kết nối Internet tối thiểu 1 Mbps để đồng bộ dữ liệu đám mây.

2. Khi mất kết nối Wi-Fi hoặc mất mạng Internet, hệ thống có tiếp tục hoạt động không?

Có. Vi điều khiển ESP32 chạy chương trình điều khiển độc lập trên bộ nhớ nội (Flash). Thuật toán đọc cảm biến và đóng ngắt các rơ-le chấp hành được xử lý trực tiếp tại trạm biên (Edge Computing). Chỉ tính năng giám sát từ xa qua điện thoại và ghi log Firebase bị tạm hoãn cho đến khi có mạng trở lại.

3. Tại sao hệ thống chọn sóng siêu âm thay vì bơm phun sương áp lực thông thường?

Bơm phun sương áp lực tạo ra kích thước hạt nước lớn (trên $50\text{ }\mu\text{m}$), dễ gây đọng nước trực tiếp lên nụ nấm đinh ghim làm nụ bị thối rữa do thiếu khí. Công nghệ đầu rung gốm siêu âm 1.7 MHz tạo hạt sương mịn dạng khói mờ ($1\text{–}5\text{ }\mu\text{m}$), nhanh chóng hòa tan vào không khí để tăng độ ẩm tức thì mà không làm ướt đẫm bề mặt cơ chất.

4. Hệ thống này có thể tái sử dụng để trồng các loại nấm khác (nấm linh chi, nấm bào ngư, nấm đông cô) không?

Hoàn toàn được. Người dùng chỉ cần thay đổi các tham số cài đặt ngưỡng nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm cơ chất trong mã nguồn chương trình hoặc tùy chỉnh trực tiếp trên giao diện ứng dụng Blynk để phù hợp với đặc tính sinh học của từng loại nấm.

5. Chi phí vận hành tiền điện hàng tháng của hệ thống mô hình là bao nhiêu?

Với tổng công suất tải trung bình ước tính khoảng $25\text{ W}$ (do các thiết bị đóng cắt gián đoạn theo chu kỳ nhiệt ẩm), điện năng tiêu thụ trong 1 tháng (30 ngày) tương đương: $$A = P \times t = 0,025\text{ kW} \times 24\text{ h/ngày} \times 30\text{ ngày} = 18\text{ kWh (số điện)}$$ Chi phí tiền điện vận hành mô hình chỉ xấp xỉ 35.000 – 45.000 VNĐ/tháng.

Kết luận

Đề tài "Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Trồng Nấm Rơm" của nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả vượt trội của việc ứng dụng công nghệ IoT và tự động hóa vào sản xuất nông nghiệp công nghệ cao. Bằng việc làm chủ từ khâu thiết kế mạch in, tích hợp vi điều khiển lõi kép ESP32, lập trình điều khiển phản hồi vi khí hậu đến triển khai cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase và ứng dụng di động Blynk, hệ thống đã giải quyết trọn vẹn bài toán kiểm soát môi trường khắc nghiệt cho cây nấm rơm.

Kết quả thực nghiệm khẳng định hệ thống duy trì môi trường nuôi trồng tối ưu (nhiệt độ 30°C–32°C, độ ẩm 85%–92%), giúp giảm thiểu triệt để tỷ lệ hư hao đinh ghim nấm và mở ra hướng đi mới bền vững cho nền nông nghiệp số hóa. Hệ thống hoàn toàn có khả năng mở rộng quy mô thành các trạm điều khiển thông minh cho các trang trại nấm thương phẩm trên khắp cả nước.